細胞週期進程M期收縮環的模擬及其在細胞集體遷移中的應用

Abstract

"人工角膜可用於填補角膜捐贈的短缺，然而聚合物製成之人工角膜仍有排斥疑慮。今藉由組織工程以自體細胞培養之可避免此問題，然而人工培養細胞仍存在不確定性。為了解決此問題，先前藉由改良Odde學者之細胞遷移理論模型，加入Keren學者的膜力理論，建構出新的細胞遷移模型，已分析多個細胞之間力學的交互作用。然先前細胞遷移模型僅模擬固定數目的多顆細胞，探討其遷移及排列情形；未考慮細胞培養時的細胞週期進行成長、分裂等行為。為使模型更加完善，本研究在原模型裡增加細胞週期控制系統，做為控制細胞行為的依據。並依據現有研究理論，我們加入成長、分裂、感測周遭空間大小等功能，以建立更完整的細胞遷移模型。模擬結果顯示：分裂之新細胞對其他細胞遷移時的平衡位置有影響，我們藉由參考布朗運動的分析方法，驗證新增功能之細胞遷移模型表現出足夠的隨機性，並干擾既有細胞的運動。本研究的模擬部分，我們參考細胞分裂數值模擬流程(Seunggyu Lee)，藉由投影法(Projection method, Chorin)和沉浸邊界法，再以數值方法計算細胞分裂時收縮環的收縮情形，並嘗試以不同網格排列方式進行運算。受限於MATLAB的記憶體極限，本研究的模擬的結果仍符合實驗觀測。研究貢獻在於將先前之細胞遷移模型，從力學分析提升至能進行細胞分裂的培養模擬，並加入之細胞週期的時間控制機制作為往後新增細胞行為之框架。我們更進一步進行細胞分裂數值模擬探討與其相關計算細節之探索。"